專利名稱：倒裝結構的發光二極管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發光二極管封裝技術領域，特別是涉及一種倒裝結構的發光二極管。
背景技術：
LED (Light Emitting Diode,發光二極管)作為第四代綠色照明光源，目前已經得到廣泛的應用，隨著LED芯片集成度的提高及對功率型LED的需求，大功率LED散熱成為亟待解決的問題。因LED芯片的節溫對溫度比較敏感，若熱量不能及時散出，不僅會加速光衰，同時會降低其使用壽命。選用傳統LED芯片的正裝結構，一方面會由于金屬電極的存在減小發光面積，而且金屬電極具有一定的吸光作用，從而減小LED芯片出光量；另一方面，由于藍寶石(Al2O3)晶片本身導熱能力較差，使得有源層熱量不能及時向熱沉散出，導致PN結溫度升高，從而使得正裝結構不能滿足大功率LED的封裝要求。而選用LED芯片的倒裝結構，一般采用倒裝焊工藝，即一般通過倒裝焊將晶片電極通過焊料或焊膏直接與熱沉或導熱基板相結合，從而提高了晶片的發光面積，且縮短了導熱通路。主要形式有以下幾種:I)焊料共晶焊接，LED晶片電極底部和高導熱襯底之間通過焊料形成共晶焊接接頭，通常是在晶片金電極表面通過蒸鍍或其它方法形成金屬層，晶片倒裝時，晶片金電極表面的金屬層在熱和壓力的作用下熔化，在晶片和熱襯底或基板中間形成共晶合金。共晶層起到連接、導熱和導電的作用。2)焊膏共晶焊接，倒裝晶片在與導熱襯底或基板鍵合時，中間粘結材料采用具有一定金屬成分的焊膏，焊膏點涂在襯底或基板表面，鍵合時晶片電極與焊膏相接觸，在加熱過程中，焊膏中的混合金屬熔化形成合金，從而將熱量從金屬電極傳導到熱沉。3)銀膠，銀膠固晶通常應用于正裝工藝中，由于其操作工藝簡單，也會應用于倒裝焊中，方法與2 )相同，將銀膠取代焊膏涂覆于襯底或基板之上，晶片電極與銀膠結合后進行加熱固化即可。而采用上述倒裝焊工藝，通常會帶來如下兩種問題:1、倒裝焊通常使用Au-Sn (金-錫)焊料，該焊料存在熔點高、價格較貴、性能較脆、不易加工等缺陷。由于金錫合金的共晶溫度在300°C左右，且合金熔點在共晶溫度附近對成分非常敏感，故對電極和基板鍍層的厚度及成分要求非常嚴格；Au-Sn合金的熱導率在常用焊料中較高，通常其熱導率范圍也僅為50 60W/mK ;整體上該工藝對機臺性能、工藝參數、環境狀況及人員技能都要求很高，可控性較差。2、而使用無鉛焊膏和銀膠進行倒裝固晶時，由于焊膏和銀膠中都含有一定的有機高分子成分，焊膏在回流焊后形成的合金會出現有機殘留物，且有較多的微觀空洞產生，導致其導熱、導電性能均會降低；通常使用的銀膠導熱率也較低，固化后的膠體由于其中有機高分子的阻隔，膠體中銀顆粒之間不能形成很好的熱電導路，難以很好滿足倒裝工藝中對導熱導電材料的性能要求。

實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種倒裝結構的發光二極管，能夠提高導熱率、導電率，并且能夠提高晶片與基板的結合強度。為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是:提供一種倒裝結構的發光二極管，包括:至少一表面形成有電極層的晶片，以及至少鄰近晶片一側的表面為金屬表面的基板；其中，電極層包括相互絕緣設置的晶片正極和晶片負極，基板的金屬表面包括相應晶片正極和晶片負極絕緣設置的正極金屬區和負極金屬區；晶片正極與正極金屬區之間、以及晶片負極與負極金屬區之間分別設置有納米銀層。其中，晶片正極和晶片負極與納米銀層之間分別設置有第一過渡層。其中，第一過渡層是銀或銀合金。其中，基板與納米銀層之間設置有第一金屬鍍層，第一金屬鍍層的外表面即為基板的金屬表面。其中，基板與第一金屬鍍層之間設置有用以提高其與第一金屬鍍層結合強度的第
二過渡層。其中，第一金屬鍍層是銀或銀合金。其中，基板為陶瓷基板。其中，基板是金屬基板；發光二極管包括絕緣粘結層；其中，金屬基板包括相互獨立的正極金屬基板和負極金 屬基板，正極金屬基板對應正極金屬區，負極金屬基板對應負極金屬區，并且，正極金屬基板和負極金屬基板通過絕緣粘結層連接固定。其中，基板是金屬基板；發光二極管包括導熱絕緣層；導熱絕緣層設置于金屬基板和第一金屬鍍層之間。其中，納米銀層中納米銀所占比重不低于95.0%。本實用新型的有益效果是:區別于現有技術的情況，本實用新型通過納米銀層連接晶片的電極層與基板的金屬表面，由于納米銀層中納米銀所占比重高，其致密性高，因此能夠增強晶片與基板的結合強度，并且具有非常好的導熱性和導電性。

圖1是本實用新型倒裝結構的發光二極管第一實施方式的結構示意圖；圖2是本實用新型倒裝結構的發光二極管第二實施方式的結構示意圖；圖3是本實用新型倒裝結構的發光二極管第三實施方式的結構示意圖；圖4是圖1所示基板為金屬基板時發光二極管的一結構示意圖；圖5是圖1所不基板為金屬基板時發光_■極管的另一結構不意圖；圖6是本實用新型倒裝結構的發光二極管的制備方法第一實施方式的流程圖；圖7是本實用新型倒裝結構的發光二極管的制備方法第二實施方式的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施方式對本實用新型進行詳細說明。[0031]參閱圖1，圖1是本實用新型倒裝結構的發光二極管第一實施方式的結構示意圖。本實用新型實施方式的發光二極管包括:晶片10、基板11以及納米銀層12。其中，晶片10的至少一表面形成有電極層101,基板11至少鄰近晶片10 —側的表面為金屬表面111。電極層101包括相互絕緣設置的晶片正極1011和晶片負極1012，通常，電極層101由晶片10的P電極(圖未示)、N電極(圖未示)分別鍍金屬膜形成，進一步地，P電極鍍金屬膜作為晶片正極1011，N電極鍍金屬膜作為晶片負極1012，舉例而言，該金屬膜材料一般選用金。基板11的金屬表面111包括相應晶片正極1011和晶片負極1012絕緣設置的正極金屬區1111和負極金屬區1112。晶片正極1011和晶片負極1012分別通過納米銀層12連接金屬表面111的正極金屬區1111和負極金屬區1112。納米銀層12主要由納米銀形成，納米銀具有較為優良的導電、導熱、結合效果，納米銀在納米銀層12中的比重設計為95%以上，在一定工藝條件下甚至可以使得納米銀在納米銀層12中的比重不低于99.9%。在發光二極管封裝技術領域，現有技術中，通常采用焊膏或銀膠的方式將電極層與基板的金屬表面進行固定，而焊膏或銀膠中的介質通常粒徑較大且含有一定量的有機高分子成分，焊膏在回流焊后形成的合金會出現有機殘留物，有微觀空洞產生，其導熱、導電性會降低；而銀膠在固化后形成的膠體由于其中有有機高分子成分的阻隔，膠體中銀顆粒之間不能形成很好的導電、導熱路徑，導熱、導電性也會降低，所以銀膠通常僅用于正裝結構中。然而焊膏或銀膠的市場成熟，在市場上容易取得，并且雖然使用焊膏或銀膠存在上述缺陷，但仍可滿足用戶基本需求，因此本領域研發人員在早前研發發光二極管時，一直采用焊膏或銀膠，在慣性技術思維下，本領域技術人員并未考慮輕易棄用容易得到焊膏或銀膠，而犧牲大量人力、物力地研究如何將納米銀漿應用到倒裝結構的發光二極管中。而本實用新型實施方式，通過納米銀層12連接晶片10的電極層101與基板11的金屬表面111，由于納米銀層12中納米銀所占比重高，其致密性高，因此能夠增強晶片10與基板11的結合強度，并且具有非常好的導熱性和導電性。參閱圖2，圖2是本實用新型倒裝結構的發光二極管第二實施方式的結構示意圖。本實用新型實施方式的發光二極管不僅包括與第一實施方式結構相同或相近的晶片20、基板21以及納米銀層22，還包括:第一過渡層23。晶片20的電極層201分別包括晶片正極2011與晶片負極2012，該晶片正極2011與晶片負極2012與納米銀層22之間分別設置有第一過渡層23。第一過渡層23 —般可選用銀或銀合金材料，因為銀或銀合金與納米銀的物理性質相近，能夠有效提高晶片正極2011、晶片負極2012分別與納米銀層22之間的結合強度。當然，第一過渡層23還可以選用兼具較強反光性能的材料，以增強晶片正極2011和晶片負極2012的反光能力，提高光線的利用效率。參閱圖3，圖3是本實用新型本實用新型倒裝結構的發光二極管第三實施方式的結構示意圖。本實用新型實施方式的發光二極管不僅包括與第二實施方式結構相同或相近的晶片30、基板31、納米銀層32以及第一過渡層33，還包括:第一金屬鍍層34和第二過渡層35。第一金屬鍍層34設置于基板31與納米銀層32之間,第一金屬鍍層34的外表面(與納米銀層32接觸的一面)即為基板31的金屬表面341，金屬表面341上形成正極金屬區3411和負極金屬區3412，晶片正極3011與正極金屬區3411導通，晶片負極3012與負極金屬區3412導通。該第一金屬鍍層34是設置于基板31上的，且一般可通過印刷或者鍍膜等方式設置于基板31上。并且，第一金屬鍍層34通常亦選用銀或銀合金材料，因為銀或銀合金與納米銀的物理性質相近，能夠有效提高納米銀層32與第一金屬鍍層34之間的結合強度，并能夠提高導電性和導熱性。當然，還可以在基板31與第一金屬鍍層34之間設置第二過渡層35。第二過渡層35通常選用具有較好金屬粘合性的材料制得，使得第二過渡層35能提高基板31與第一金屬鍍層34的結合強度。舉例而言，基板31為銅基板時，第二過渡層34可以是鎳層，可先對銅基板的表面進行簡單處理后，鍍第二過渡層35，然后在第二過渡層35鍍上第一金屬鍍層34，在基板31上設置第二過渡層3僅能夠有效提高基板31與第一金屬鍍層34的結合強度；另外，如果直接在基板31上設置第一金屬鍍層31，以第一金屬鍍層34為銀材料為例，需要較多銀，而采用第二過渡層35進行過渡，所需銀的使用量可以降低，能夠降低生產成本。本實用新型實施方式，在基板31與納米銀層32之間增設第一金屬鍍層34，能夠增強晶片30與基板31的結合強度。另外，在基板31與第一金屬鍍層34之間增設第二過渡層35，能夠進一步提高晶片30與基板31的結合強度，并且能降低生產成本。上述各實施方式中，基板可以是陶瓷基板；當然，基板還可以是金屬基板。請參閱圖3和圖4,圖4和圖5分別是圖1所不基板為金屬基板時發光_■極管的一結構不意圖和另一結構示意圖。發光二極管在一種結構中，如圖4所示，基板41為金屬基板時，發光二極管包括絕緣粘結層46，其中，金屬基板41包括相互間隔設置的正極金屬基板4101和負極金屬基板4102，正極金屬基板4101對應金屬表面441的正極金屬區4411，負極金屬基板4102對應金屬表面441的負極金屬區4412，并且，正極金屬基板4101和負極金屬基板4102通過絕緣粘結層46連接固定。該絕緣粘結層46有多種選擇，舉例而言，如絕緣鋁聚乙烯粘結層。發光二極管在另一種結構中，`如圖5所不,基板51為金屬基板時,發光二極管包括導熱絕緣層56，導熱絕緣層56設置于金屬基板51和用以形成金屬表面541的第一金屬鍍層54之間。本實用新型還提供一種倒裝結構的發光二極管的制備方法。參閱圖6，圖6是本實用新型倒裝結構的發光二極管的制備方法第一實施方式的流程圖。本實用新型實施方式包括如下步驟:步驟S11，準備底部形成有電極層的晶片和至少鄰近晶片一側的表面為金屬表面的基板。其中，電極層包括相互絕緣設置的晶片正極和晶片負極，基板的金屬表面包括相應晶片正極和晶片負極絕緣設置的正極金屬區和負極金屬區。步驟S12，在晶片正極和晶片負極上，或者在基板的金屬表面上涂覆納米銀漿。在步驟S12中，一般通過點膠或者超精細印刷方式涂覆納米銀漿。步驟S13，將晶片正極、晶片負極通過納米銀漿與基板結合。通常，采用傳統固晶技術并通過納米銀漿將晶片正極、晶片負極與基板相結合。晶片正極和晶片負極分別通過納米銀漿連接金屬表面的正極金屬區和負極金屬區。步驟S14，烘烤固化。[0054]本實用新型實施方式中，納米銀漿可以選擇低溫燒結納米銀漿，其組分與重量百分比如下表所示:
權利要求1.一種倒裝結構的發光二極管，其特征在于，包括: 至少一表面形成有電極層的晶片，以及至少鄰近所述晶片一側的表面為金屬表面的基板； 其中，所述電極層包括相互絕緣設置的晶片正極和晶片負極，所述基板的金屬表面包括相應晶片正極和晶片負極絕緣設置的正極金屬區和負極金屬區； 所述晶片正極與正極金屬區之間、以及所述晶片負極與負極金屬區之間分別設置有納米銀層。
2.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于， 所述晶片正極和晶片負極與納米銀層之間分別設置有第一過渡層。
3.根據權利要求2所述的發光二極管，其特征在于， 所述第一過渡層是銀或銀合金。
4.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于， 所述基板與納米銀層之間設置有第一金屬鍍層，所述第一金屬鍍層的外表面即為基板的金屬表面。
5.根據權利要求4所述的發光二極管，其特征在于， 所述基板與第一金屬鍍層之間設置有用以提高其與第一金屬鍍層結合強度的第二過渡層。
6.根據權利要求5所述的發光二極管，其特征在于， 所述第一金屬鍍層是銀或銀合金。
7.根據權利要去1-6任一項所述的發光二極管，其特征在于， 所述基板為陶瓷基板。
8.根據權利要求5所述的發光二極管，其特征在于， 所述基板是金屬基板； 所述發光二極管包括絕緣粘結層； 其中，所述金屬基板包括相互獨立的正極金屬基板和負極金屬基板，所述正極金屬基板對應正極金屬區，所述負極金屬基板對應負極金屬區，并且，所述正極金屬基板和負極金屬基板通過絕緣粘結層連接固定。
9.根據權利要求5所述的發光二極管，其特征在于， 所述基板是金屬基板； 所述發光二極管包括導熱絕緣層； 所述導熱絕緣層設置于金屬基板和第一金屬鍍層之間。
10.根據權利要求1所述的發光二極管，其特征在于， 所述納米銀層中納米銀所占比重不低于95.0%。
專利摘要本實用新型公開了一種倒裝結構的發光二極管。發光二極管包括至少一表面形成有電極層的晶片，以及至少鄰近晶片一側的表面為金屬表面的基板；其中，電極層包括相互絕緣設置的晶片正極和晶片負極，基板的金屬表面包括相應晶片正極和晶片負極絕緣設置的正極金屬區和負極金屬區；晶片正極與正極金屬區之間、以及晶片負極與負極金屬區之間分別設置有納米銀層。通過上述方式，本實用新型能夠提高導熱率、導電率，并且能夠提高晶片與基板的結合強度。
文檔編號H01L33/62GK202957296SQ20122047993
公開日2013年5月29日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者李漫鐵, 屠孟龍, 李揚林 申請人:惠州雷曼光電科技有限公司